Изменения микробиоты кишечника и метаболизма триптофана, связанные с сахарным диабетом: значение для поляризации макрофагов и заживления ран у мышей

Введение: Диабетическая рана — тяжёлое осложнение сахарного диабета, характеризующееся плохим заживлением и связанное с дисбиозом кишечной микробиоты, нарушением обмена веществ и расстройством поляризации макрофагов. Целью настоящего исследования было систематически изучить роль оси «кишечник—кожа» при диабетических ранах.

Методы: Модель сахарного диабета 2 типа (СД2) у мышей создавали с помощью высокожировой диеты и инъекций стрептозотоцина. Заживление ран оценивали методом гистологического и иммуннофлуоресцентного анализа. Также исследовали состав кишечной микробиоты (секвенирование 16S рРНК), проводили нецеленаправленную метаболомный анализ сыворотки методом газовой хромато-масс-спектрометрии (GC-MS) и целевое определение метаболитов триптофана в содержимом слепой кишки и тканях ран методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией (UPLC-MS/MS). Поляризацию макрофагов и уровни цитокинов оценивали с помощью иммуннофлуоресцентного анализа и ИФА соответственно.

Результаты: У мышей с СД2 наблюдались замедленное заживление ран, уменьшение отложения коллагена, нарушение неоваскуляризации и персистирующее воспаление. Секвенирование 16S рРНК выявило снижение α-разнообразия кишечной микробиоты и значимое уменьшение представленности Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus reuteri и Lactobacillus sp. KC38 у мышей с СД2. Количество этих видов Lactobacillus положительно коррелировало со скоростью заживления ран. Метаболомный анализ показал подавление метаболизма триптофана по индольному пути у мышей с СД2: уровни индол-3-пропионовой кислоты, индолмолочной кислоты и других индольных метаболитов в содержимом слепой кишки и тканях ран снижались; одновременно уменьшалась экспрессия трансаминазы ароматических аминокислот и дегидрогеназы фениллактата. У мышей с СД2 также сохранялась поляризация макрофагов по типу M1 (повышение уровня CD68 в ране, а также IL-6, TNF-α и iNOS в сыворотке) и отмечался дефицит макрофагов типа M2 (снижение уровня CD206 в ране и IL-10, TGF-β и Arg-1 в сыворотке), что сопровождалось снижением активности миофибробластов (α-SMA) и ангиогенеза (CD31). Уровни метаболитов триптофана индольного пути в ране положительно коррелировали с показателями, связанными с заживлением, и отрицательно — с провоспалительными маркерами.

Выводы: Снижение представленности Lactobacillus в кишечнике при СД2 связано с нарушением метаболизма триптофана по индольному пути, что может приводить к нарушению поляризации макрофагов и заживления ран. Полученные данные создают систематическую основу для разработки методов лечения диабетических ран, направленных на коррекцию микробиоты.